中海油钻井在线实时监测与决策系统建设

第20卷第4期

重庆科技学院学报（自然科学版)

2018年8月

中海油钻井在线实时监测与决策系统建设

岳家平刘书杰耿亚杨谢仁军

(中海油研究总院，北京100028)

摘要:针对海上钻完井作业风险高、非生产时间长、安全事故频发等问题，中海油将现代信息技术与钻完井工程紧 密结合，以海上钻完井作业参数为基础，采用远程数据在线实时传输技术、钻完井作业动态模拟与诊断技术及事故 处理决策技术相结合的方式，研发建成了钻井在线实时监测与决策系统。现场应用结果表明-该系统实现了钻井作 业实时监测、诊断与辅助决策，使海上钻井复杂事故总体下降了约200，提高了作业效率，降低了钻完作业成本。 关键词!钻井；信息技术；决策；实时诊断中图分类号:TE 319

文献标识码:A

由于作业环境的特殊性，海洋钻完井作业远离 陆地，风险较高。传统的钻完井数据传输模式及专 家现场技术支持方式存在时效性差、技术方案无法 预演等缺点，无法完全满足日益增长的钻完井作业 需求。因此，海上钻完井作业面临诸多挑战，主要体 现在以下几个方面-(1)

随着钻完井作业量的迅速增加，钻完井技

术队伍和人才资源紧缺，无法在每个作业点进行现 场指导。钻完井作业中存在复杂事故发现不及时、 现场情况了解不全面、处理措施不当等问题。

(2)

海上钻完井面临深水、深井、高温和高压等

复杂井钻井的挑战。目前还难以实现钻前模拟、作 业过程监测诊断、事故处理措施预演等全过程的技 术保障支持，难以保证重点难点井的作业安全。

(3)

若要实现钻井作业效率的提高，不仅需要

多种理论指导，更需要对钻井过程中产生的大量数 据资料进行实时传输、保存及分析处理，形成规律 性的认识，不断完善和优化钻井工艺技术。目前 的

井 据传输及 理技

法 全

一需求。

近年来，现代信息技术在钻井工程中的应用越 来越广泛，比如随钻测量工具、钻井工程及风险控制 软件等设计都是以现代信息技术为核心技术[1]。面 对海上钻完井的诸多挑战，中海油（中国海洋石油 有限公司）在信息技术和钻井技术相结合的基础

文章编号：1673 -1980(2018)04 -0033 -04

上，建立了一套完善可靠的钻井在线实时监测与决 策系统，以加强钻完井作业技术支持和专业化管理， 提高作业效率，降低作业风险和成本，最终提升企业 竞争力。

1海上钻井在线实时监测与决策系统的建 设内容

1$ 系统建设概况

国外石油公司早已将信息技术大量地应用到钻 井指挥与决策中，一些著名石油公司已实现了一体 化的数据管理和决策支持信息系统。自1995年开 始，国内中国石油大学、胜利油田钻井院等单位也开 展了钻井数据采集、处理及远程在线控制等研究工 作[2-7]。2005年中海油完成了钻完井数据库，并从 2012年开始一直着手钻井在线辅助决策系统的研 究与建设。2015年该系统正式上线运行，实现了国

点的

井

监测 诊 、 井

程模拟，从而有效减少了作业事故，缩短了非生产时

。

针对目前海上钻完井作业数据实时传输难、无 法设计预演、难以实现远程技术支持等问题，系统利 用卫星、微波、光缆实现国内外海上平台间及平台与 陆地海量钻完井作业数据的实时传输、共享、保存， 并利用中心服务器中的钻完井作业动态模拟器、诊 断预测及情景假设模型对数据进行实时高效处理，

收稿日期:2018 -04 -03

基金项目：国家科技重大专项“海外重点油气田开发钻采关键技术”（2017ZX 05032 -04) 作者简介:岳家平（1986 —），男，硕士，工程师，研究方向为钻井工程。

岳家平，等：中海油钻井在线实时监测与决策系统建设

最后反馈给任意作业点、技术支持中心、分公司及总 部，现钻井 的在线 监测 策。

1.2钻井在线实时监测与决策系统的构成及功能

井在线监测 策系统是以 井业务需求、提高 、保障 全、降 为目的。该系统利用可视化技术、仿真模拟等技 ‘数据实现可视 多维表达，并且通 智能化分析模型，为井施工提辅 策信息，提高井生产 ，减 杂井 故，降 井成本，累重要的经验。该系统主要 监测系统、设计 策系统 监 诊断系统构成。

1.2.1在线实时监测系统

在线 监测系统可实现现场远程数据交换，并设置 井 的预警值，以便在出现 情况时发出有效的警告。专家可以在远程终端 监测和分析现场传输的钻井数据，及时发现 情况，制定 方案。

现 据采集系统 集到的钻井、录井、固井、设备、地层信息、测井、天气等 传输到中服务器，经 据处理 传输到Web服务器。钻井工程师和专家可以方便地利用I E浏览器访问 W P服务器上的 据，不受地域 的限制。

井在线 监测系统具 特点-

(1)可实时传输现 据，并对其进行图

示;通 I浏览 行快捷访问，上传到陆地 据库仅需3 s。

(2)可设定 报警值，通 报警进行现场提示，以减 杂情况的发生，处理复杂井况，缩短非生产 。

(3)可利用系统自带和自定义的计算模型，实现ECD(电子获检测器"、比能、岩滑移速

度等 计算，并根据模型显示的数据趋势为现场提 指导，提高 。

(4)可实现 据和历 据的 、

，便 井 据进行分析及指 期井。

()"多井分析，对比多口井的作业效率和钻井 参数，指 优化。

利用该系统，不但可以实现钻井作业的实时监 测 警，还可 井 据进行统计、分析、对比，快速 现 动态、优井 、减 井 ，提高 井 、降 井 。

1.2.2设计预演与决策系统

设计 策系统的核心模块是集 井模

。其核心模型为温度、压 的钻井水动力

学模型，模型包括地层压 测模型、速

优化模型、井稳定模型、动模型、摩

模型、地质模型、地 模型等。模 可在钻前设

计阶段、程 特定 情 行钻井动

态模拟，以便预知钻井方案 井 程中的不

足。模 的模 包括以下2个方面-

(1)前设计 故处理 模 。井方

案 杂 故处理方案 行 模 ，包括

能泥浆、井 构、固井方案、井 、限、

井控等的模 优化，提高钻井设计质量和故处理 。

(2)模 。在 井 程 ，利用 井 数据进行钻井过程 压、大 、井 ECD、摩等关键参数的动态模拟，估钻井质量，

用 井过程预测和诊断。

1.2.3 实时监控与诊断系统

监 诊断系统主要 监 据井动态模 果进行 分析，并信

息展现出来。据动态模果出现偏

差时，系统 井过程进行监 诊断，并提示

钻井 。图1所示为钻井 诊 辅助决策

系统构架。

图1钻井实时诊断与辅助决策系统构架

，通 模 井 程 行监 优

化，并 模 据通过三维虚拟井筒显

示出来。现 情 ，系统将呼叫、提 井

现场。虚井筒为钻井理者共 策提供

信息支持。图2所示为某井3D虚拟井筒模 果。